Spiegazione: qual è il reattore sperimentale a fusione del 'sole artificiale' cinese che ha stabilito un record?

Per 20 secondi, il 'sole artificiale' della Cina EST ha raggiunto una temperatura massima di 288 milioni di gradi Fahrenheit, che è oltre dieci volte più calda del sole. Cos'è EAST e come funziona?

Il dispositivo EAST Tokamak è progettato per replicare il processo di fusione nucleare effettuato dal sole e dalle stelle. (Foto: sito web di ASIPP)

L'Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) della Cina, che imita il processo di generazione di energia del sole, ha stabilito un nuovo record dopo aver corso a 216 milioni di gradi Fahrenheit (120 milioni di gradi Celsius) per 101 secondi, secondo i media statali. Per altri 20 secondi, il sole artificiale ha anche raggiunto una temperatura massima di 288 milioni di gradi Fahrenheit (160 milioni di gradi Celsius), che è oltre dieci volte più calda del sole.

L'ultima impresa degli scienziati cinesi è un passo significativo nella ricerca del paese per sbloccare energia pulita e illimitata, con prodotti di scarto minimi. La svolta è un progresso significativo e l'obiettivo finale dovrebbe essere mantenere la temperatura a un livello stabile per lungo tempo, ha detto al Global Li Miao, direttore del dipartimento di fisica della Southern University of Science and Technology di Shenzhen, in Cina. Volte.

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Ma gli esperti dicono che c'è ancora molta strada da fare per il 'sole artificiale' sperimentale della Cina. Secondo Lin Boquiang, direttore del China Center for Energy Economics Research presso l'Università di Xiamen, ci vorranno decenni prima che un reattore funzionante emerga dalle sue fasi sperimentali.

Allora, qual è il 'sole artificiale' della Cina a EST?

Il reattore Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) è un dispositivo di ricerca sperimentale sulla fusione nucleare avanzato situato presso l'Istituto di fisica del plasma dell'Accademia cinese delle scienze (ASIPP) a Hefei, in Cina. Lo scopo del sole artificiale è replicare il processo di fusione nucleare, che è la stessa reazione che alimenta il sole.

L'EAST è uno dei tre principali tokamak domestici attualmente in funzione in tutto il paese. Oltre all'EAST, la Cina sta attualmente utilizzando il reattore HL-2A e J-TEXT. Nel dicembre 2020, HL-2M Tokamak, il dispositivo di ricerca sperimentale sulla fusione nucleare più grande e avanzato della Cina, è stato avviato con successo per la prima volta, una pietra miliare nella crescita delle capacità di ricerca sull'energia nucleare della Cina.

Da quando è diventato operativo per la prima volta nel 2006, l'EAST ha stabilito diversi record per la durata del confinamento di plasma estremamente caldo. Il progetto EAST fa parte della struttura dell'International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER), che diventerà il più grande reattore a fusione nucleare del mondo quando sarà operativo nel 2035. Il progetto include i contributi di diversi paesi, tra cui India, Corea del Sud, Giappone, Russia e gli Stati Uniti.

Come funziona il 'sole artificiale' EST?

Il dispositivo EAST Tokamak è progettato per replicare il processo di fusione nucleare effettuato dal sole e dalle stelle. La fusione nucleare è un processo attraverso il quale vengono prodotti alti livelli di energia senza generare grandi quantità di rifiuti. In precedenza, l'energia veniva prodotta attraverso la fissione nucleare, un processo in cui il nucleo di un atomo pesante veniva diviso in due o più nuclei di atomi più leggeri.

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Sebbene la fissione sia un processo più facile da eseguire, genera molte più scorie nucleari. A differenza della fissione, anche la fusione non emette gas serra ed è considerata un processo più sicuro con un minor rischio di incidenti. Una volta padroneggiata, la fusione nucleare potrebbe fornire energia pulita illimitata e costi molto bassi.

Perché avvenga la fusione nucleare, vengono applicati un calore e una pressione tremendi sugli atomi di idrogeno in modo che si fondano insieme. I nuclei di deuterio e trizio, entrambi presenti nell'idrogeno, vengono fatti fondere insieme per creare un nucleo di elio, un neutrone insieme a molta energia.

Il carburante viene riscaldato a temperature di oltre 150 milioni di gradi C in modo da formare una zuppa di plasma caldo di particelle subatomiche. Con l'aiuto di un forte campo magnetico, il plasma viene tenuto lontano dalle pareti del reattore per garantire che non si raffreddi e perda il suo potenziale per generare grandi quantità di energia. Il plasma è confinato per lunghi periodi affinché la fusione abbia luogo.

Qual è l'ultimo record e perché è importante?

Il reattore EAST ha stabilito un nuovo record venerdì quando ha raggiunto una temperatura del plasma di 216 milioni di gradi Fahrenheit ed è anche riuscito a funzionare per 20 secondi a 288 milioni di gradi Fahrenheit. Per mettere questo in prospettiva, il nucleo del sole raggiunge solo circa 15 milioni di gradi Celsius, il che significa che il reattore è stato in grado di toccare temperature che sono 10 volte più calde di quella.

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Il prossimo obiettivo per gli scienziati dietro il reattore sperimentale è mantenere l'alta temperatura per un lungo periodo di tempo. In precedenza, l'EAST aveva raggiunto una temperatura record di 100 milioni di gradi Celsius nel 2018.

Questo è un passo nella giusta direzione per quanto riguarda lo sviluppo verde della Cina, ha detto Lin Boquiang al Global Times. È più simile a una tecnologia futura che è fondamentale per la spinta allo sviluppo verde della Cina, ha affermato. Ma mentre questo è uno sviluppo significativo, Boquiang ha affermato che ci sono ancora ben tre decenni prima che la Cina sia in grado di vedere un sole artificiale pienamente funzionante.

Ma la Cina non è l'unico paese che ha raggiunto alte temperature del plasma. Nel 2020, il reattore KSTAR della Corea del Sud ha stabilito un nuovo record mantenendo una temperatura del plasma di oltre 100 milioni di gradi Celsius per 20 secondi.

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